对于安全性和可靠性要求较高的场合,会经常选择使用双余度永磁同步电动机。在传统的采用双层分数槽集中绕组的双Y相移30°双余度永磁同步电动机的基础上,本文通过在定子铁心相邻两相绕组线圈边共槽的槽中心处添加适当宽度的小齿,来实现各相绕组间无电磁耦合。针对新型双余度电机槽极配合选择,添加小齿后对电机电磁性能和电磁振动的影响,以及电机运行时线圈匝间短路故障在线检测方法进行了深入研究。所提出的添加小齿的双Y相移30°双余度永磁同步电动机兼顾了容错永磁同步电动机和多相永磁同步电动机的优点。定子采用分数槽集中绕组时,通过选择合理的槽极配合以及单层绕组的连接方式能够实现各相绕组间无电磁耦合;同时选择合适的双层绕组槽极配合,并在定子铁心上相邻两相绕组线圈边共槽的槽中心处添加适当宽度的小齿,也可以实现各相绕组之间无电磁耦合;但是,两者相比,双层绕组端部较短,电枢反应低次谐波幅值较低,在转子上引起的涡流损耗较小,造成定子轭部磁场饱和程度较低,同时产生较小的振动噪声。双套Y接绕组相移30°相比双套Y接绕组无相移可以减少气隙处磁场谐波次数,因此可以减小转子损耗和转矩脉动幅值,提高电机性能。在新型双Y相移30°双余度永磁同步电动机设计过程中,为了综合考虑定子添加小齿对电磁性能的影响,建立了基于小齿宽度和槽口宽度的电机参数化模型。对双Y相移30°双余度电机永磁感应电动势、齿槽转矩进行了理论推导,在小齿宽度和槽口宽度合理的取值范围内,以永磁感应电动势基波绕组系数最大和齿槽转矩幅值最小为目标对电机进行了电磁优化设计。有限元仿真结果表明,取上文优化结果时齿槽转矩、永磁感应电动势和电磁转矩可以取到较理想值,各相绕组间几乎无互感。此外,根据齿槽转矩的理论推导公式揭示了添加小齿使得齿槽转矩周期加倍的原因,并利用仿真和实验验证了该理论推导的正确性。针对添加小齿的双Y相移30°双余度永磁同步电动机定子结构和定子齿尖到齿轭接触处的结构变化,提出了对气隙处和定子齿轭接触处径向电磁力进行二次傅里叶分解的方法,以揭示定子小齿对径向电磁力的调制作用,并结合模态分析了小齿对电机电磁振动的影响。推导了双余度电机径向电磁力的解析表达式,分析归纳了定子上各阶次、各频率径向电磁力的来源。建立了传统以及新型双余度电机的定子齿简化模型,利用二次傅里叶分解分析了小齿对不同阶次径向电磁力的调制作用。进行了模态以及电磁振动谐响应仿真,并利用实验进行验证。额定工况下为了保证电机电磁振动幅值低,小齿宽度应取较小值。为了避免带小齿的双Y相移30°双余度永磁同步电动机发生线圈匝间短路故障后严重损坏,降低系统的可靠性,提出了基于两套三相绕组空间电压矢量模平方差值与频率平方比值的算术平均值来实现线圈匝间短路故障在线检测的方法。对各相绕组间无电磁耦合的双余度电机定子绕组发生匝间短路故障时,电机内部的电磁关系进行了理论分析。由于线圈发生匝间短路故障后,两套三相绕组的反电动势和阻抗出现差异,因此可以将两套三相绕组空间电压矢量模平方差值与频率平方比值的算术平均值作为线圈是否发生匝间短路故障的指示器。仿真和实验结果表明该方法是有效且可行的。